IPV6学习记录

IPV6的意义

从广义上来看IPV6协议包含的内容很多:

1. IPV6地址的生成与分配

2. IPV6的报头的功能内容

3. IPV4网络兼容IPV6的方案

4. ICMPv6的功能(融合了arp和IGMP功能)

5. IPV6的路由方式

ipv6的诞生除了由于ipv4的地址枯竭外，很大程度上也是因为ipv4多年的发展产生了很多无法根治的缺陷：

1.路由表冗长 - 冗长的路由表大大增加了数据的延迟和转发速度，对于中间路由的维护复杂度也大大提高

2.广播的滥用 - ipv4的地址复杂导致arp广播高发，影响整个无线网的质量

3.ipv4头部固定 - 随着网络功能的日益增加，ipv4报头原本提供的能力已经不足以支撑复杂多元的业务，很多字段起初的设以也已经改变

IPV6地址

地址类型

本地单播地址 ：传统的点对点通信FE80:开头。存在多种配置方式：静态、无状态配置、DHCPv6配置

多播地址 ：一点对多点的通信。数据报发送到一组计算机中的每一个。IPv6没有采用广播的术语，而将广播看作多播的一个特例。

任播地址 (anycast address)：这是 IPv6 增加的一种类型。任播的目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付离发送方最近（由路由协议度量）的一个计算机。

全球单播地址:为全球唯一地址，不和任何本地单播地址或全球单播地址重复，头部地址为2001。注:用户想要使用需要申请公网ip，电信运营商20一个月。

组播地址: FF02::1表示链路本地范围的所有节点，组播地址FF02::2表示链路本地范围的所有路由器。

环回地址: 同ipv4 127.0.0.1，ipv6为0:0:0:0:0:0:0:1，可缩写为::1/128

未指明地址: 还未分配地址的接口，地址为0.如下:

地址生成

1. 手工配置 - 在早期的ipv6配置中如果需要使用ipv6服务需要用户手动美之本地地址，dns服务，网关等。

2. 系统通过软件自动生成 - 这里指自动生成：可以依据串口号、mac地址、本地唯一标识等来计算。

3. IEEE EUI-64规范自动生成（64 位 EUI 64 地址是由电气和电子工程师协会 (IEEE) 定义的。将 EUI-64 地址指派给网络适配器，或从 IEEE802 地址派生得到该地址。）

在这里介绍EUI-64规范：第七位取反，在前24位和后24位中间插入FFFE

例：

MAC地址（48bit）：74-29-AF-9A-05-5B

换算二进制为：01110100 00101001 10101111 10011010 00000101 01011011

换算后：01110110 00101001 10101111 11111111 11111110 10011010 00000101 01011011（第七位取反，由0变1） （中间插入FFFE）

EUI-64生成接口标识为：7629：AFFF:FE9A:055B

地址分配

地址的分配在ipv4网络中主要由dhcp完成，可以协助完成网关、dns、地址的分配。在ipv6网络中dhcpv6也提供了类似的功能，但是ipv6似乎更加推崇无状态配置。这里单独说下无地址状态配置的流程。

1. 主机根据本地接口ID自动产生网卡的链路本地地址。

2. 主机对链路本地地址进行DAD检测， 如果该地址不存在冲突则可以启用。

3. 主机发送RS报文尝试在链路上发现IPv6路由器，该报文的源地址为主机的链路本地地址。

4. 路由器回复RA报文（携带IPv6前缀信息，路由器在未收到RS时也能够配置主动发出RA报文）。

5. 主机根据路由器回应的RA报文，获得IPv6地址前缀信息，使用该地址前缀，加上本地产生的接口ID，形成单播IPv6地址。

6. 主机对生成的IPv6地址进行DAD检测，如果没有检测到冲突，那么该地址才能够启用。

IPV6报头

1. 版本信息: ipv4标号为4 ipv6编号为6，长度4bit

2. 区分常量：表示数据优先级以前叫TOS。在IPV4时代支持度就很一般。通过对数据类型进行划分，实现良性竞争，类似的方法还有802.11规范中的EDCA。现在被广泛滥用，不如没有。

3. ECN:拥塞标识符，当路由器数据吞吐量很大出现数据大量排队，路由器可以设置ECN标志后转发出去，到达目的地后，接收端可以发送一个报文给发送方提示当前发送路径存在拥堵。

4. 流标号:

5. 有效载荷长度:报文中有效数据的长度，包含下一头部等信息

6. 下一首部:和ipv4的协议字段一样: 如果ipv6没有下一首部，那么会表示上一层协议类型(TCP UDP)；如果有下一首部，用来表示IPV6选项的内容。IPV6中将IPV4中的拓展功能下放到数据区，这样IPV6的报头就变成固定40字节。

IPV6的可选项

1. 动作00(转发) 01(丢弃) 10(丢弃并发送icmp给数据源) 11(同10，仅在目的地不是多播时发送icmp消息)：用于表示如果选项没有被识别，ipv6节点是转发还是丢弃此报文

2. chg 可以看作是change,设置为1表示选项内容可以更改，0为不可更改

3. 类型:数据类型。如超大有效载荷194，路由警告5,快速启动6等

4. 数据长度就是字面意思，后边数据的长度大小。

对比IPV4

IPv6将IPv4数据报首部中不必要的功能取消，这使得IPv6数据报基本首部中的字段数量减少到只有8个。但由于IPv6地址的长度扩展到了128比特，因此使得IPv6数据报基本首部的长度反而增大到了40字节，比IPv4数据报首部固定部分的长度（20字节）增大了20字节。

1. IPv6数据报的首部长度是固定的40字节，取消了IPV4报头中首部长度字段。

2. 取消了区分服务（服务类型）字段，因为IPv6数据报首部中的通信量类和流标号字段实现了区分服务字段的功能。

3. IPv6数据报的首部长度是固定的40字节，只有其后面的有效载荷长度是可变的。取消总长度字段，改用有效载荷长度字段。

4. 取消标识、标志和片偏移字段，因为这些功能已包含在IPv6数据报的分片扩展首部中。

5. 把生存时间TTL字段改称为跳数限制字段，这样名称与作用更加一致。

6. 取消协议字段，改用下一个首部字段。

7. 取消首部检验和字段，这样可以加快路由器处理IPv6数据报的速度。

8. 取消选项字段，改用扩展首部来实现选项功能。

IPV6的路由

IPV6的路由方式大体和IPV4相同，但是额外新增了ICMPV6实现的邻居发现协议来取代arp功能。与ARP使用的广播不同，IPV6规范中采用组播代替广播，在icmpV6的邻居发现协议中也采用组播方式获取局域网内各个节点的信息。

ICMPV6

ICMPV6对比ICMPV4和IGMPV4最主要的是新增的NS/NA、RS/RA这两个局域网内部的信息交换配置。

RA: router adviste 路由器定期发送的报文或响应一个RS报文。目的地址为组播地址ff02::2.示例如下

RS: router solicited 一般为搜索局域网内的路由器，等待路由器回复RA,报文示例:

NS: neighbor solicited 报文发送者想设法获取IPV6地址对应mac地址。当NS目标地址为单播时，需要包含源链路地址(mac)选项，让NA知晓请求来源；如果是重复地址检测，不需要包含此选项。

NA: neighbor adviste 此报文类似arp中的reply一样用于回复ns的探测请求或是当一个节点的IPV6地址变化时异步发送，此外还可以用于邻居不可达检测。

标签: Router - 发送者为路由器；solicited - 此报文为响应先前的请求 Oerride - 此报文信息覆盖之前提供的信息

IPV4兼容IPV6

双协议栈模式:目前用户设备中，都采用双协议栈形式兼容IPV4和IPV6。路由器和交换机也将IPV6作为基本的能力。

隧道模式:对于IPV6报文需要穿越某些独立网络且这部分网络中不支持IPV6协议栈，可以将IPV6报文封装为IPV4报文穿越此独立网络后解封发送出去。